冶 金 能 源 ６ Ｖ０ｌ－３Ｏ Ｎｏ．２ Ｍａｔ．２０ｌ１ ＥＮＥＲＧＹ ＦＯＲ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ 菜钢新二区２６５ｍ２烧结机降低固体燃耗的措施 王 炜 王珂 张 惠 熊 伟 李连海 （莱钢股份炼铁厂） 摘要莱钢股份炼铁厂４号２６５ｍ２烧结机自投产以来通过加强工艺操作和参数的控制、强 化生产管理和技术攻关等一些列措施，使得烧结固体燃耗由原来的５７．８６ｋｇ／ｔ降低到２０１０年 的５２．８５ｋｇ／ｔ，取得了，较好的效果。 关键词烧结固体燃耗措施偏析布料 Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ Ｌａｉｇａｎｇ ｎｅｗ ｔｗｏ ａｒｅａ ２６５ ｍ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｓｏｌｉｄ ｆｕｅｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ Ｗａｎｇ Ｗｅｉ Ｗａｎｇ Ｋｅ Ｚｈａｎｇ Ｈｕｉ Ｘｉｏｎｇ Ｗｅｉ Ｌｉ Ｌｉａｎｈａｉ （［￣ｉｗｕ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｌａｉｗｕ ｓｔｅｅｌ ｉｒｏｎｗｏｒｋｓ Ｎｏ．４ ２６５ｍ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐ￣ａｍｅｔｅｍ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｅｃｈ－ ｎｉｃａｌ ｒｅ８ｅａＩ℃ｂ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｍａｋｅ ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｓｏｌｉｄ ｆｕｅｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ ５７．８６ｋｇ／ｔ ｄｏｗｎ ｔｏ ５２．８５ｋｇ／ｔ．ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｇｏｏｄ Ｉ｜ｅｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｓｏｌｉｄ ｆｕｅｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｌ￣ｓ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｆａｂｒｉｃ 由于钢铁工业的直接能源都是含碳能源，因 表ｌ 炼铁厂烧结矿固体燃耗 年份固体燃耗４９．６ ４８．７ ４７．９ ４７．１ 拍．２ ｋｇｏＢ／ｔ ４５．３ 此降低能源消耗就是变相的环保。烧结工序的能 耗主要包括固体燃料消耗、电耗、点火煤气消耗 ２００５年２００６年２００７年２００８年２００９年２０１０年１－９Ｂ 等。据有关资料表明，固体燃耗约占整个烧结工 序能耗的７０％，电耗约占２０％，点火煤气消耗 约占１０％。因此，烧结工序的节能重点在于降 １ 降低烧结固体燃耗的措施 １．１采用先进生产工艺 （１）厚料层烧结 在抽风能力和原料条件不变的情况下，厚料 低固体燃料消耗。 莱钢股份炼铁厂４号２６５ｍ 烧结机于２００５ 年１０月份建成投产，设计之初就考虑节能降耗 问题，采用了低水低碳厚料层烧结、热风烧结等 技术，但由于生产初期设备故障较多，生产很不 稳定，烧结固体燃耗高达５７．８６ｋｇ／ｔ。近几年来， 通过加强工艺操作和参数的控制、强化生产管理 和技术攻关等措施，使得固体燃耗逐年降低 （具体见表１），取得了显著的效果。 收稿日期：２０１０—１１—０３ 王炜（１９８１一 ），工程师；２７１１０４山东省莱芜市。 层烧结的关键在于改善料层透气性，它要求料层 具有较强的氧化气氛。在一定范围内，烧结料层 越厚，自动蓄热能力越强，蓄热量越高，越有利 于节约燃料，同时厚料层烧结可增加低价铁氧化 物氧化放热、减少高价氧化物分解热，大幅度降 低燃料消耗，改善烧结矿质量。根据生产实践， 料层每增加１０ｍｍ，固体燃料消耗可降低ｌ一３ ｋｇ／ｔ。为了充分利用料层的自动蓄热作用，烧结 机料层厚度保证在７５０ｒａｍ以上。为充分发挥厚 料层烧结的优越性，不断采取措施优化厚料层烧 Ｖ０１．３Ｏ Ｎｏ．２ Ｍａｒ．２０ｌｌ 冶 金能 源 ７ ＥＮＥＲＣＹ ＦＯＲ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ 结工艺参数，降低了固体燃耗。 （２）偏析布料… 烧结混合料往台车上布料时，上层与中层的 粒度组成差不多，但下层大颗粒将会增加，这样 下层含碳量也会增高，烧结料层的自动蓄热作用 会使下部料层温度高于上部料层。生产实践证 明，上层烧结温度一般仅有１１００—１２００ｏＣ，最 烧性，促进烧结生产率的提高。 。 烧结机研究采用热水消化生石灰，消除薄膜 包围生石灰颗粒，使消化连续进行，提高了消化 程度。使用热水消化生石灰，水温由４０ｑｃ增加 到８０℃，活性度由２１０ｍＬ增加到２８０ｍＬ 混合 料温度升高，透气性改善，燃料反应性增强。垂 直烧结速度升高，相应增加料层厚度，烧结矿产 下层则可高达ｌ６ｏｏ℃，这会使下部烧结料发生 质量指标改善，燃料配比相应降低。 过烧现象，既影响了产品质量又浪费了能量，造 （４）配加一定量的蛇纹石 成不必要的热量损失。采用偏析布料烧结不仅可 烧结生产采用蛇纹石代替白云石作熔剂，是 以避免烧结料发生过烧的情况，而且可以降低固 因为蛇纹石没有碳酸盐分解耗热，同时含ＳｉＯ 体燃耗。采用梭式布料器、圆辊给料机、加六辊 有所增加，可使烧结矿质量改善，成品率升高， 布料器联合布料，解决了布料过程中的横向偏析 生产率增加，焦粉用量大幅度降低。烧结配加蛇 问题。其中，梭式布料器克服了布料盲点所造成 纹石１％左右，烧结矿强度上升，质量改善，每 的台车两个边缘不对称的问题，减少了“边缘效 吨烧结矿焦粉用量减少。 应”。合理的布料偏析，有利于燃料的合理分布， 烧结用蛇纹石取代白云石，减少了费用，增 能有效地提高燃料利用率。 加１．５％蛇纹石，烧结矿质量改善，转鼓指数增 （３）预热烧结混合料 加１．０３％，粉末含量降低２．２５％，焦粉耗量降 烧结混合料温度较低时，水汽在料层中冷 低１．２９ｋｇ／ｔ。 凝，出现过湿层，料层透气性变坏。采用预热混 （５）采用热风烧结 合料，提高混合料层温度，使其达到露点温度以 热风烧结 是将２００—４００℃热风抽入烧结 上，可以显著减少或消除水汽在料层中的冷凝 料层进行烧结。克服普通烧结表层热量不足，烧 量，改善料层的透气性，使燃烧速度加快，提高 结矿强度差，粉末多，下层热量过剩的缺点。热 台时产量，并且由于部分显热可部分代替固体燃 风烧结使总热值降低，上层烧结料热吸收量增 料的燃烧热，因此也可以降低固体燃料的消耗。 加，高温带增宽。上层冷却速度慢，有利于液相 ①蒸汽预热混合料。采用蒸汽预热混合料， 生成和矿物结晶，供热合理，提高烧结矿强度， 料温达７０℃，提高ｌ４．６℃，消除过湿层，烧结 增加了成品率，从而提高烧结生产率。 生产率提高，如维持烧结矿ＦｅＯ不变，节省固 烧结机采用热风烧结工艺，回收环冷机热风 体燃料２．５—３．８ｋｇ／ｔ。 通往烧结机点火器后的保温段，使固体燃料用量 在二次混合机和小矿槽内通蒸汽，使混合料 减少，烧结矿品位升高０．３％左右。另外，熔剂 温提高至６５℃左右，烧结机利用系数增加 加入量减少，碳酸盐分解也会减少，从而节省固 ０．２１ｔ／（ｍ ｈ）。生产经验表明，混合料温度每 体燃料。 ’ 升高ｌ０℃，降低燃料用量２％一３％。 （６）配加氧化铁皮和焦化灰等固体废弃物 ②配加生石灰，预热混合料。烧结机生石灰 钢铁企业在生产中会产生大量的含铁、含碳 配比约１４％，每吨矿配加生石灰约１３０ｋｇ。实践 的废弃物，如氧化铁皮、焦化灰、钢渣、瓦斯灰 表明：当每吨烧结矿用生石灰５０ｋｇ左右时，可 等，这些固体废弃物如果不回收，不仅污染环 减少石灰石分解热，相当于４．５～５．０ｋｇ燃料， 境，而且是一种资源浪费。氧化铁皮不仅含铁 生石灰遇水消化放热，相当于０．３—０．５ｋｇ燃料， 高，品位高达７０％，而且ＦｅＯ含量高达６０％左 它可以提高混合料温度，有利于成球，并改善球 右。自２００６年开始，烧结机混匀料堆中加入一 的质量和混合料的透气性，为提高料层创造条 定量的氧化铁皮、焦化灰用于烧结生产，每月消 件，提高烧结过程热利用率，从而节省燃料。同 耗这些固体废弃物１万ｔ左右。这些固体废弃物 时ＣａＯ对碳的燃烧有催化作用，改善碳粒的燃 含一定量燃料，与未加这些固体废弃物的混匀料 冶金能源 Ｖ０１．３Ｏ Ｎｏ．２ ８ ＥＮＥＲＧＹ ＦＯＲ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ＭＥｌＦ．２０１ｌ 比较，燃料配比降低＇ｒ ０．２％左右。固体废弃物 （３）严控烧结矿的ＦｅＯ 在烧结区域的回收利用。为降低固体燃耗发挥了 烧结矿中ＦｅＯ含量高，会造成燃料的“无益 巨大作用。 燃耗”及还原性变差。实践表明，当ＦｅＯ含量在 ｌ，ｌ２强化生产管理 １０％以下时，ＦｅＯ每降低ｌ％，燃耗可降低２％～ （Ｉ）控制好燃料粒度 ３％。因此加强了对ＦｅＯ控制，要求配料严格掌 降低燃料粒度，呵提高碳燃烧反应速度。但 控配碳量，勤称量燃料下料量；看火岗位勤观察 为了保证碳燃烧有充足的氧量，需要改善料层透 烧结机机尾断面情况，并及时通知配料调整燃料 气性，这就要求燃料粒度稍粗一些为好。粒度过 配加量。烧结矿ＦｅＯ含量控制在（８±１）％（具 大会增加燃烧带厚度，促使燃料偏析，造成局部 体见表２），为降低固体燃耗带来一定的保障。 过熔。但若过粉碎，＜０．５ｍｍ粒级燃料增多， 会导致透气性差，燃烧速度减慢，燃烧不完全。 表２近年来烧结矿ＦｅＯ含量变化 烧结过程要考虑到燃烧速度与传热速度相配合， 年份２００５年２０ｏ６年２００７年２００８年２００９年２０ｌ０年１—９月 燃料的粒度应与混合料中的含铁物料粒度相适 ＦｅＯ ８．４６％８．６２ｑｏ ８．４２％８．３Ｏ％８．２８％ ８．１３％ 应，适宜的燃料粒度组成有助于生产出强度高的 小孑Ｌ烧结矿，并可降低燃料用量。 １．３技术改造，提高风量资源利用率 为此烧结机应加强对燃料的破碎管理。首 烧结料层中气流的分布及其有效性，直接关 先，对燃料系统进行改造。烧结系统原设计中没 系着气体动力学行为的优劣，影响到烧结矿的能 有燃料筛分系统，所进燃料中含有２５％左右大 耗和产质量的高低。为改善烧结过程的气体动力 于１０１ａｒｎ粒级的小焦或煤块，这部分也进入四辊 学条件，进行如下技术改造。 破碎机进行破碎，不仅影响燃料破碎粒度合格 （１）更换烧结机头尾密封装置。针对烧结 率、同时易损坏四辊破碎机辊皮，还造成小焦浪 机头尾漏风率较高，利用２００９年年修对烧结机 费。在输送焦粉大倾角皮带机机头下部与可逆皮 头尾密封装置进行更换，将原来的密封装置改为 带机之间增加一套悬挂式棒条振动筛，进行燃料 ＺＴＭ密封装置密封。采用ＺＴＭ系列密封装置后， 预筛分，筛除大于ｌＯｍｍ粒级的小焦或煤块，保 烧结机台车与机头机尾风箱密封效果得到较大改 证了适宜的人辊前燃料粒度。另外回收利用大于 善，与原重力支撑式密封装置相比，其密封效果 １０ｒａｍ以上的大颗粒，也就降低了烧结生产成 提高约５０％，烧结机总漏风量降低两个百分点 本；其次，对四辊破碎机的辊皮及时联系维修车 左右，烧结利用系数提高，烧结电耗和固体燃耗 削，保证四辊破碎机的破碎能力。通过以上措 均有所降低。 施，燃料破碎粒度合格率达到了８Ｏ％以上。此 （２）更换新型卸灰阀，减少有害漏风。 外，在燃料入厂环节上杜绝混料现象，保证了燃 （３）优化风力资源分布，使用铺底料工艺。 料的分破、分用。 抽风烧结过程中，风机的压力损失大部分消耗在 （２）控制好返矿粒度和返矿量 混合料的料层上，料层的阻力损失一般占风机压 返矿是烧结矿的筛下产物，其粒度为０— 力的７５％以上。无铺底料工艺的烧结机台车上 ５ｎ洲，其中含有一部分小颗粒烧结矿和一部分未 的混合料层的阻力损失和箅条的阻力损失最高为 烧透的生料，具有疏松的结构，颗粒可改善混合 ４０ｏｏＰａ，采用铺底料后，避免了箅条易被湿混合料 料的粒度组成，提高混合料透气性，加速烧结过 堵塞以及烧结矿粘箅条的现象，从而减少阻力损 程。同时，低熔点的矿物会促进液相矿物生成， 失。可见，铺底料能改善料层透气性，减少废气含 改善烧结矿机械强度。返矿加入量直接影响到烧 尘量，保证烧透为增加料层厚度，提高成品率，减 结矿产质量和燃料消耗。因此，适宜的返矿量既 少燃料用量和减轻废气系统磨损创造了条件。 可以改善烧结矿产质量，又可以节省燃料。烧结 莱钢股份炼铁厂４号２６５ｍ 烧结机采用ｌ０ 机返矿粒度控制在５．５ｍｍ以下，返矿配加量在 —２５ｒａｍ粒级烧结矿做铺底料，铺到烧结机的厚 ２０ｋｇ左右，严禁大加大减，减少生产波动。 （下转第２７页） Ｖｏｌ－３Ｏ Ｎｏ．２ Ｍａｔ．２Ｏ１ｌ 冶 金能源 ２７ ＥＮＥＲＧＹ Ｆ０Ｒ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ 表２几种典型厚度板坯对应的临界宽度 加热时间，可以减少燃料消耗，达到节能减排的 板坯厚度／ｒａｍ １５０ １８０ ２２０ ２６０ 效果。 临界宽度／ｍｍ ６００ １０００ １２００ １５００ 参考文献 在实际生产中，不同宽度、不同厚度的板坯 ［１］Ｓａｎｇ Ｈｅｏｎ Ｈａｔｒ，Ｓｅｕｎｇ Ｗｏｏｋ Ｂａｃｋ．Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｒａｄｉａｔｉｖｅ 有不同的加热制度，对于超过临界宽度的宽规格 ｈｅ ｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｌａｂｓ ｉｎ ａ ｗａｌｋｉｎｇ ｂｅａｍ ｔｙｐｅ 板坯，可按临界宽度制定板坯加热制度，这样一 ｒｅｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａＰ￣．Ｉｍｅｍａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅａｔ ａｎｄ 方面简化了板坯数学模型，提高了模型计算速 Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ５２（２００９）１００５—１０１１． 度，另一方面，降低了宽规格板坯的出炉设定温 ［２］Ｍａｎ Ｙｏｕｎｇ Ｋｉｍ．Ａ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ 度，缩短了其加热时间，减少了燃料消耗，达到 ｏｆ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｈｅａｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌａｂ ｉｎ ａ ｄｉｒｅｃｔ－ｆｉｒｅｄ ｗａｌｋｉｎｇ 了节能减排的效果。 ｂｅａｍ ｔｙｐｅ ｒｅｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅａｔ ｎａｄ Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ５０（２ｏｏ７）３７柏一３７４８． ４结论 ［３］Ａ．Ｊａｋｌｉｃ，Ｆ．Ｖｏｄｅ．Ｏｎｌｉｎｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌａｂ－ｒｅｈｅａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ａ ｐｕｓｈｅｒ－ｔｙｐｅ ｆｕｒｎａｃｅ．Ａｐ－ （１）结合某中板厂加热炉的实际生产条件， ｅｄＴｈｅｒｍａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２７（２ｏｏ７）１１０５一ｌ１１４． 建立了四段步进梁式加热炉板坯数学模型，模拟 ［４］Ａ．Ｊ￣ｌｉｃ。Ｔ．Ｋｏｌｅｎｋｏ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｂｅ— 计算结果与黑匣子实验数据吻合较好。 ｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｂｉｌｌｅｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ （２）以Ｑ２３５板坯为对象，研究了板坯最大 ｗａｌｋｉｎｇ－ｂｅａｍ ｆｕｒｎａｃｅ．Ａｐｐｌｉｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 断面温差随板坯入炉温度的变化规律，随着板坯 ２５（５—６）（２００５）７８３—７９５． 入炉温度的升高，板坯在加热过程中形成的最大 ［５］Ｂ．Ｌｏｄｅｎ，ＳＴＥＥＬＴＥＭＰｆｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄ ｈｅａｔ－ｔｒａｎｓ－ 断面温差逐渐减小，板坯人炉温度平均每升高 ｆｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ８ ｗｉｔｌｌ ｏｎ－ｌｉｎｅ ａｐｐｌｉｃ￣－ ｉｆｏｎｓ，ｉｎ：ＩｏＭ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｉｎ Ｒｅｈｅａｔｉｎｇ Ｆｕｒ－ １０ｏ％，最大断面温差减小ｌ３℃左右。 ｌｌａｃｅｓ，Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐａｐｅｒｓ，Ｌｏｎｄｏｎ，Ｏｃｔｏｂｅｒ ２ｏｏ２， （３）提出了板坯临界宽度的概念，发现在 ＰＰ．２９７—３０７． 板坯厚度相同时，当宽度达到一定值，板坯出炉 ［６］Ｘｉａｏｗｅｉ Ｈａｏ，Ｊｉａｎｆｅｎｇ Ｇｕ．３－Ｄ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｎａａｌｙｓｉｓ ｏｎ 终了温度场上的冷点温度和最高温度不再随宽度 ｈｅａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｌｏａｄｓ ｗｉｔｈｉｎ ｖａｃｕｕｍ ｈｅｍ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ 的变化而变化。如板坯厚度为１５０ｍｍ，临界宽 ｆｕｎｌａｃｅ．Ａｐｐｌｉｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２８（２００８）ｌ９２５ 度为６００ｍｍ；板坯厚度为２２０ｒａｍ，临界宽度为 —１９３１． １２００ｍｍ。 ［７］陈光，李远杰，张红光等．中板厂加热炉数学模型 （４）实际生产中，结合板坯临界宽度理论， 数值模拟［Ｊ］．冶金能源，２００９，２８（６）：１８—２２． 通过降低宽规格板坯的出炉设定温度及缩短板坯 赵艳编辑 （上接第８页） 取得了较好的效果。下一步将围绕熔剂分加、燃 度为２０—３０ｒａｍ。采用铺底料后，混合料醅碳量 料分加、小球烧结、改进布料设备等措施进行攻 降低，返矿量减少，烧结矿残碳减少０。８５％， 关。 ‘ 成品率增加５％，燃料利用率升高。 参考文献 ２结语 ［１］王振龙主编．烧结原理与工艺［Ｍ］．北京：兵器 近几年来，莱钢股份炼铁厂４号２６５ｍ 烧结 工业出版社。２００３． 机通过加强工艺操作和参数的控制、强化生产管 ［２］傅菊英，姜涛，朱德庆主编．烧结球团学［Ｍ］． 理和技术攻关等一些列措施，使得烧结固体燃耗 长沙：中南工业大学出版社，１９９６． 由原来的５７．８６ｋｇ／ｔ降低到２０１０年的５２．８５ｋｇ／ｔ， 赵艳编辑